JP4032385B2 - フユーエルデリバリパイプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子燃料噴射式自動車用エンジンの燃料加圧ポンプから送給された燃料をエンジンの各吸気通路あるいは気筒内に直接噴射する燃料インジェクタ（噴射ノズル）を介して供給するためのフユーエルデリバリパイプの改良に関し、特に燃料通路を有する連通管の断面構造及び連通管の外部構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
フユーエルデリバリパイプは、ガソリンエンジンの電子燃料噴射システムに広く使用されており、燃料通路を有する連通管から複数個の円筒状ソケットを介して燃料インジェクタに燃料を送った後、燃料タンク側へと戻るための戻り通路を有するタイプと、戻り通路を持たないタイプ（リターンレス）とがある。最近は高温の戻り燃料による蒸散ガス低減対策やコストダウンのため戻り通路を持たないタイプが増加してきたが、それに伴い、インジェクタから噴射させるために弁を開閉させるスプールの往復運動に起因する反射波（衝撃波）や脈動圧による燃料噴射脈動によって、フユーエルデリバリパイプや関連部品が振動し耳ざわりな異音を発するという問題が発生していた。加えて、インジェクタのスプールの着座に伴う衝撃による異音も発生していた。
燃料を直接燃焼室内に噴射するいわゆる直噴型のエンジンでは、高圧のサプライポンプが設けられるため、その大きな脈動を吸収するためにパルセーションダンパが設けられており、通常の燃料噴射型（ＭＰＩ）エンジンの場合においても一部で採用されているが、スペースの制約とコスト高から採用するのは容易でない。
【０００３】
図９Ａ，Ｂは、フユーエルデリバリパイプ１，２の箱形断面の一部を可撓性のアブゾーブ面にして振動を吸収するようにした従来例を表している。図９Ａでは燃料噴射弁に接続されるソケット３の燃料流入口１３に対向する上面（外壁面）８５が薄板で作られて、平坦状かつ両端縁が垂直の可撓性のアブゾーブ面を提供しており、図９Ｂでは側面８６が薄板で作られてアブゾーブ面を提供している。
【０００４】
しかしながら、図９Ａに示したように連通管の上面８５をアブゾーブ面にした場合、燃料流入口１３の付近で定在波を生じ、この定在波にフユーエルデリバリパイプが機械的に共振し、特に高周波域の騒音がフユーエルデリバリパイプの周囲に伝達・伝播・放射されているのではないかという問題点があった。
【０００５】
特開平１０−３３１７４３号「内燃機関の燃料分配管構造」では、フユーエルデリバリパイプの剛性を高めることで、脈動による大きな放射音が発生するのを抑制している。
特開昭６０−２４０８６７号「内燃機関用燃料噴射装置の燃料供給導管」は、フユーエルデリバリパイプを改良するため、燃料供給導管の壁の少なくとも１つを燃料の脈動を減衰させるように弾性的に構成している。
同様に、特開平８−３２６６２２号「燃料圧力脈動減衰装置」や特開平１１−３７３８０号「デリバリパイプ」にも、フユーエルデリバリパイプを改良して脈動を抑制させる装置が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、燃料噴射ノズルの開閉に伴って発生する衝撃波や脈動圧を低減させると共に前述した高周波域の騒音の発生・伝達・伝播・放射を低減させることが可能なフユーエルデリバリパイプの新規な構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前述した高周波域の騒音を低減させるには、次のような方法が極めて効果的であることを発見し、実験によってその効果を確認した。
（Ａ）アブゾーブ面の外側に連通管の軸線方向と交差するリブを固着する
（Ｂ）このリブの固着位置を連通管の軸線方向端部付近とする
（Ｃ）このリブの断面の高さをアブゾーブ面の肉厚の２分の１〜４倍とする
（Ｄ）アブゾーブ面に連通管の軸線方向と交差する凹所を形成する
（Ｅ）この凹所の断面の深さを連通管の断面高さの２分の１以下とし、かつこの凹所の幅を前記断面高さの２倍以下とする
（Ｆ）連通管のソケット取付面とアブゾーブ面とを両側から挟むクランプを取り付ける
（Ｇ）このクランプの取付位置を連通管の端部付近とする。
【０００８】
すなわち、本発明の前述した課題は、本発明の第１の態様において、連通管のソケット取付面に対向する外壁面が平坦状かつ両端縁が垂直又は平坦状かつ両端縁が円弧の可撓性のアブゾーブ面から成り、アブゾーブ面の外側に連通管の軸線方向と交差する直方体のリブが固着されている鋼製フユーエルデリバリパイプによって達成されることになる。
この直方体リブの固定位置は、連通管の軸線方向端部付近が最も効果的であることが実験の結果から判明した。リブは一方の端部又は両方の端部に固着できる。
また、このリブの断面の高さはアブゾーブ面の肉厚の２分の１（５０％）〜４倍（４００％）が望ましい。また、リブの数はアブゾーブ面の撓み特性を大きく損なわないように１〜３個程度とすることが望ましい。連通管の長手方向に関して、リブの位置は、アブゾーブ面の撓みが最大となる位置を避けるように設けることが望ましい。
【０００９】
【作用】
アブゾーブ面の外側に連通管の軸線方向と交差する直方体のリブを固着すると、アブゾーブ面における振動のうち高周波域の振動成分が除去されることになり、特に高周波域の騒音がフユーエルデリバリパイプの周囲に伝達・伝播・放射されるのが防止できる。リブの高さ及び幅を限定すれば、アブゾーブ面の振動吸収効果を大きく阻害することはない。
かくして、鋼製フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音が低減させられ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波はアブゾーブ面の撓みで低減させられることになる。
【００１０】
本発明はその第２の態様として、連通管のソケット取付面に対向する外壁面が平坦状かつ両端縁が垂直又は平坦状かつ両端縁が円弧のアブゾーブ面から成り、アブゾーブ面に連通管の軸線方向と交差しかつ直線状に延伸する溝形凹所が形成されている鋼製フユーエルデリバリパイプを提供する。この溝形凹所の断面の深さは連通管の断面高さの２分の１以下とし、かつこの凹所の幅は前記断面高さの２倍以下とすることが望ましい。
【００１１】
アブゾーブ面の外側に連通管の軸線方向と交差しかつ直線状に延伸する溝形凹所を形成すると、アブゾーブ面における振動のうち高周波域の振動成分が除去されることになり、特に高周波域の騒音が鋼製フユーエルデリバリパイプの周囲に伝達・伝播・放射されるのが防止できる。凹所の深さ及び幅を限定すれば、アブゾーブ面の振動吸収効果を大きく阻害することはない。
かくして、鋼製フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音が低減させられ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波はアブゾーブ面の撓みで低減させられることになる。
【００１２】
さらに本発明はその第３の態様として、連通管のソケット取付面に対向する外壁面が平坦状かつ両端縁が垂直又は平坦状かつ両端縁が円弧の可撓性のアブゾーブ面から成り、連通管の前記ソケット取付面と前記アブゾーブ面とを両側から挟む略Ｃ字形又は略Ｕ字形のクランプが取り付けられている鋼製フユーエルデリバリパイプを提供する。
この略Ｃ字形又は略Ｕ字形のクランプの固定位置も、連通管の軸線方向端部付近が最も効果的であることが実験の結果から判明した。クランプは一方の端部又は両方の端部に固着できる。
【００１３】
略Ｃ字形又は略Ｕ字形のクランプでソケット取付面とアブゾーブ面とを両側から挟むと、高周波域の振動成分だけが除去されることになり、特に高周波域の騒音が鋼製フユーエルデリバリパイプの周囲に伝達・伝播・放射されるのが防止できる。クランプは取り外しが自由なように取り付けておくこともできるし、ろう付けで連通管に固定しておくこともできる。
【００１４】
アブゾーブ面による脈動吸収の理論的な根拠としては、燃料インジェクタの開閉時に発生する衝撃波が、ソケットの燃料流入口へと流入あるいは瞬間的な逆流によって流出する際に、可撓性のアブゾーブ面の撓みによって衝撃や脈動が吸収されることと、バネ定数の比較的小さい薄肉の部材が撓んで変形することにより容積が変化し燃料の圧力変動を吸収するものと理解される。
【００１５】
本発明において、アブゾーブ面の肉厚は他の面の肉厚と同じか又はそれ以下であることが望ましい。また、アブゾーブ面を構成する円弧面の曲率半径はアブゾーブ面の肉厚の２倍よりも大きいことが望ましい。
【００１６】
本発明において、連通管の外壁部やアブゾーブ面の板厚・縦横の比率・ソケットの燃料流入口と対向する面との隙間などは、特にエンジンのアイドリング時において振動や脈動が最も小さい値になるように実験や解析によって定めることができる。
本発明は基本的に連通管の断面構造及び連通管の外部構造に係るものであるから、ブラケットの取り付け寸法を維持することにより、従来のフユーエルデリバリパイプに対して互換性を維持することができる。本発明の他の特徴及び利点は、添付図面の実施例を参照した以下の記載により明らかとなろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１Ａ〜Ｃは本発明の第１の態様による鋼製フユーエルデリバリパイプ１０を表しており、図１Ａは全体の斜視図、図１Ｂは連通管の長手方向に沿って一部を破断した縦断面図、図１Ｃはソケット部分での縦断面図である。
クランク軸方向に沿って延伸する連通管１１の底面には、噴射ノズルの後端を受け入れるためのソケット３が、例えば４気筒エンジンであれば４個が所定の間隔と角度で取り付けられている。連通管１１には、さらにフユーエルデリバリパイプ１０をエンジン本体に取り付けるための厚肉で堅固なブラケット４が２個横方向に架け渡されている。燃料は矢印の方向へと流れ、ソケット３から燃料インジェクタ６を介してその先端の噴射ノズルから各吸気通路あるいは気筒内へ直接噴射される。
【００１８】
内部に燃料通路１２を有する連通管１１の側部にはコネクタ（図示せず）を介して燃料導入管５がろう付けや溶接で固定されている。連通管１１の端部には燃料タンクに戻るための戻り管を設けることができるが、リターンレスタイプのフユーエルデリバリパイプでは、戻り管は設けられていない。
【００１９】
図１Ｃに示すように、この例では連通管１１は円形断面の炭素鋼・ステンレス鋼などのパイプをつぶして形成した偏平長方形断面に作られている。連通管１１の縦横寸法は、例えば板厚１．２ｍｍの平板で、高さを１０．２ｍｍ、幅を２８〜３４ｍｍ程度に設定することができる。
【００２０】
本発明の特徴に従い、偏平長方形断面の連通管１１の外壁部でソケット取付面１１ｂに対向する上面１１ａが平坦状かつ両端縁が円弧の可撓性のアブゾーブ面を提供し、このアブゾーブ面はソケット３の燃料流入口１３に対向しているので、燃料噴射の際の振動や衝撃を吸収する働きをする。
さらに本発明の特徴に従い、アブゾーブ面１１ａの外側に連通管１１の軸線方向と交差する直方体のリブ１５，１６がろう付け・溶接などにより固着されている。各リブ１５，１６の長さは連通管１１の幅の約８０〜９０％程度、各リブの断面の高さはアブゾーブ面の肉厚の２分の１（５０％）〜４倍（４００％）程度、幅は連通管の断面高さの約３０〜４０％程度に設定されている。
【００２１】
図１Ｃから理解されるように、噴射ノズル６後端の燃料供給孔６ａから放出される弾性波は、ソケットの燃料流入口１３を通過してアブゾーブ面１１ａへと伝播し、アブゾーブ面で減衰させられるが、直方体リブが設けられていることにより振動の高周波域の振動成分が除去され、特に高周波域の騒音がフユーエルデリバリパイプの周囲に伝達・伝播・放射されるのが防止される。
かくして、噴射ノズル６から放射される高周波域の騒音が直方体リブ１５，１６によって低減させられ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波はアブゾーブ面１１ａの撓みで低減させられることになる。
【００２２】
図２は直方体リブ２５を連通管の中央付近に１個だけ設けた鋼製フユーエルデリバリパイプ２０を表している。この例では燃料導入管５は連通管１１の端部に設けられている。フユーエルデリバリパイプの形状に依存して、リブの数は１〜３個程度が適当であるが、実験を繰り返すことにより、最適のサイズと個数を決定することができる。
【００２３】
図３Ａ〜Ｃは直方体リブ２６，２７を連通管１１の軸線方向端部付近に設けた実施例を表している。図３Ａはリブ２６，２７を連通管１１の両端に設けた鋼製フユーエルデリバリパイプ２８の例、図３Ｂは連通管１１の自由端付近に直方体リブ２６だけを設けた例、図３Ｃは連通管１１の燃料導入側端部付近に直方体リブ２７だけを設けた例をそれぞれ表している。前述したように、リブの固定位置は、連通管の軸線方向端部付近が最も効果的であることが実験の結果から判明している。
【００２４】
図４は本発明の第２の態様である鋼製フユーエルデリバリパイプ３０を表しており、本発明の特徴に従い、偏平長方形断面の連通管１１の外壁部でソケット取付面１１ｂに対向する上面１１ａが平坦状かつ両端縁が円弧の可撓性のアブゾーブ面を提供し、このアブゾーブ面はソケット３の燃料流入口１３に対向しているので、燃料噴射の際の振動や衝撃を吸収する働きをする。
さらに本発明の特徴に従い、アブゾーブ面１１ａの外側に連通管１１の軸線方向と交差しかつ直線状に延伸する溝形凹所３５，３６が形成されている。各溝形凹所１５，１６の長さは連通管１１の幅の約９０〜１００％程度、各溝形凹所の断面の深さは連通管の断面高さの約３０〜４０％程度、各溝形凹所の幅は連通管の断面高さと同程度〜２倍程度に設定されている。
【００２５】
この場合も、溝形凹所が設けられていることにより振動の高周波域の振動成分が除去され、特に高周波域の騒音が鋼製フユーエルデリバリパイプの周囲に伝達・伝播・放射されるのが防止される。
かくして、噴射ノズル６から放射される高周波域の騒音が溝形凹所３５，３６によって低減させられ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波はアブゾーブ面１１ａの撓みで低減させられることになる。
【００２６】
図５は本発明の第３の態様である鋼製フユーエルデリバリパイプ４０を表しており、本発明の特徴に従い、偏平長方形断面の連通管１１の外壁部でソケット取付面１１ｂに対向する上面１１ａが平坦状かつ両端縁が円弧の可撓性のアブゾーブ面を提供し、このアブゾーブ面はソケット３の燃料流入口１３に対向しているため、燃料噴射の際の振動や衝撃を吸収する働きをする。
さらに本発明の特徴に従い、連通管１１のソケット取付面１１ｂとアブゾーブ面１１ａとを両側から挟むスナップリング形（略Ｃ字形）のクランプ４５が取り付けられている。クランプ４５は、略円形の頭部４５ａ、平坦な挟圧部４５ｂ、末広がり形の尾部４５ｃとで形成されている。
【００２７】
図５のように略Ｃ字形クランプ４５でソケット取付面とアブゾーブ面とを両側から挟むと、高周波域の振動成分だけが除去されることになり、特に高周波域の騒音が鋼製フユーエルデリバリパイプの周囲に伝達・伝播・放射されるのが防止できることになる。クランプ４５は図示のように取り外しが自由なように取り付けておくこともできるし、ろう付けや溶接で連通管に固定しておくこともできる。
【００２８】
図６は図５のクランプを変形した鋼製フユーエルデリバリパイプ５０を表しており、本発明の特徴に従い、偏平長方形断面の連通管１１の外壁部でソケット取付面１１ｂに対向する上面１１ａが平坦状かつ両端縁が円弧の可撓性のアブゾーブ面を提供している。さらに本発明の特徴に従い、連通管１１のソケット取付面１１ｂとアブゾーブ面１１ａとを両側から挟む略Ｕ字形のクランプ５５がろう付け又は溶接により連通管１１の上下面にそれぞれ固着されている。クランプ５５の軸線方向の幅は１２ｍｍ程度である。
【００２９】
図７Ａ〜Ｃは図６のクランプを変形した例を表している。図７Ａはクランプ６５の斜視図、図７Ｂはクランプ６５の正面図、図７Ｃはクランプ６５の側面図である。本発明の特徴に従い、偏平長方形断面の連通管１１の外壁部でソケット取付面１１ｂに対向する上面１１ａが平坦状かつ両端縁が円弧の可撓性のアブゾーブ面を提供している。さらに本発明の特徴に従い、連通管１１のソケット取付面１１ｂとアブゾーブ面１１ａとを両側から挟む略Ｃ字形のクランプ６５が、そのパッド面６５ａをろう付け又は溶接することより連通管１１の上下面にそれぞれ固着されている。
【００３０】
図８Ａ〜Ｃは略Ｕ字形のクランプ６６，６７を連通管１１の軸線方向端部付近に取り付けた実施例を表している。図８Ａはクランプ６６，６７を連通管１１の両端に設けたフユーエルデリバリパイプ６８の例、図８Ｂは連通管１１の自由端付近にクランプ６６だけを設けた例、図８Ｃは連通管１１の燃料導入側端部付近にクランプ６７だけを設けた例をそれぞれ表している。
前述したように、クランプの取付位置は、連通管の軸線方向端部付近が最も効果的であることが実験の結果から判明している。
【００３１】
【実施例】
本発明の効果を実際のエンジンを用いて確認するための実験を行った。
（１）フユーエルデリバリパイプ：幅３４ｍｍ、高さ１０．２ｍｍ、長さ３００ｍｍ、板厚１．２ｍｍ、ＳＴＫＭ１１Ａ鋼管材
（２）燃料配管：外径８ｍｍ、肉厚０．７ｍｍ、ＳＴＫＭ１１Ａ鋼管材
（３）エンジン：対向型６気筒
（４）測定部：自動車の床下に配置される長い燃料配管上で、フユーエルデリバリパイプ側の燃料導入管５に接続されるナイロンホースとの接続部付近に加速度ピックアップを取り付けて、加速度の変化を測定した。
本発明によるクランプを使用しない標準仕様で測定した結果、脈動異音になりやすいピーク周波数成分が６００Ｈｚと１．３ｋＨｚ付近に存在することがわかった。本発明によるクランプ１個を連通管の長手方向中央１個所に設けて測定した結果、６００Ｈｚで５５％、１．３ｋＨｚで３０％の振動レベル（加速度）が低減した。本発明によるクランプ２個を連通管の軸線方向の両端に設けて測定した結果、６００Ｈｚで７０％、１．３ｋＨｚで４５％の振動レベル（加速度）が低減した。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く、本発明によれば、アブゾーブ面の外側に連通管の軸線方向と交差する直方体リブや溝形凹所を設けたり、連通管のソケット取付面とアブゾーブ面とを両側から挟む略Ｃ字形又は略Ｕ字形のクランプを取り付けるなどの方法により、アブゾーブ面における振動のうち高周波域の振動成分を除去することができる。かくして、フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音が低減させられ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波はアブゾーブ面の撓みで低減させられるようになるなど、その技術的効果には極めて顕著なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるフユーエルデリバリパイプの全体を表わす斜視図とソケット部分の縦断面図である。
【図２】 他の実施例による全体の斜視図である。
【図３】 他の実施例による全体の斜視図である。
【図４】 他の実施例による全体の斜視図である。
【図５】 他の実施例による連通管部分の断面図である。
【図６】 クランプを表す側面図である。
【図７】 クランプの斜視図・正面図及び側面図である。
【図８】 他の実施例による全体の斜視図である。
【図９】 従来のデリバリパイプにおけるアブゾーブ面の断面図である。
【符号の説明】
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ ソケット
５ 燃料導入管
６ 噴射ノズル
６ａ 燃料供給孔
１０，２０，２８ フユーエルデリバリパイプ
１１ 連通管
１１ａ アブゾーブ面
１１ｂ ソケット取付面
１２ 燃料通路
１３ 燃料流入口
１５，１６，２５，２６，２７ 直方体リブ
３０，４０，５０，６８ フユーエルデリバリパイプ
３５，３６ 溝形凹所
４５，５５，６５，６６，６７ クランプ

Claims (5)

1. 直線状に延びる燃料通路を内部に有する連通管と、この連通管の端部又は側部に固定された燃料導入管と、前記連通管に交差して突設され一部が前記燃料通路に連通し開放端部が燃料噴射ノズル後端を受け入れる複数のソケットとを備えて成る鋼製フユーエルデリバリパイプにおいて、
   前記連通管のソケット取付面に対向する外壁面が平坦状かつ両端縁が垂直又は平坦状かつ両端縁が円弧の可撓性のアブゾーブ面から成り、
   前記アブゾーブ面の外側に連通管の軸線方向と交差する直方体のリブが固着され、
   これにより、フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音を低減させ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波をアブゾーブ面の撓みで低減させるようになっていることを特徴とするフユーエルデリバリパイプ。
2. 前記リブは前記連通管の軸線方向端部の一方又は両方の付近に固着されている請求項１記載のフユーエルデリバリパイプ。
3. 直線状に延びる燃料通路を内部に有する連通管と、この連通管の端部又は側部に固定された燃料導入管と、前記連通管に交差して突設され一部が前記燃料通路に連通し開放端部が燃料噴射ノズル後端を受け入れる複数のソケットとを備えて成る鋼製フユーエルデリバリパイプにおいて、
   前記連通管のソケット取付面に対向する外壁面が平坦状かつ両端縁が垂直又は平坦状かつ両端縁が円弧の可撓性のアブゾーブ面から成り、
   前記アブゾーブ面に連通管の軸線方向と交差しかつ直線状に延伸する溝形凹所が形成され、
   これにより、フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音を低減させ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波をアブゾーブ面の撓みで低減させるようになっていることを特徴とするフユーエルデリバリパイプ。
4. 直線状に延びる燃料通路を内部に有する連通管と、この連通管の端部又は側部に固定された燃料導入管と、前記連通管に交差して突設され一部が前記燃料通路に連通し開放端部が燃料噴射ノズル後端を受け入れる複数のソケットとを備えて成る鋼製フユーエルデリバリパイプにおいて、
   前記連通管のソケット取付面に対向する外壁面が平坦状かつ両端縁が垂直又は平坦状かつ両端縁が円弧の可撓性のアブゾーブ面から成り、
   連通管の前記ソケット取付面と前記アブゾーブ面とを両側から挟む略Ｃ字形又は略Ｕ字形のクランプが取り付けられており、
   これにより、フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音を低減させ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波をアブゾーブ面の撓みで低減させるようになっていることを特徴とするフユーエルデリバリパイプ。
5. 前記クランプは前記連通管の軸線方向端部の一方又は両方の付近に取り付けられている請求項４記載のフユーエルデリバリパイプ。

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